JP6096779B2 - Analysis device having optical filter and analysis method - Google Patents
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Description
本発明は、生物学的検定法、病原菌、分子分析のためのデバイス、およびそのような分析のためのシステムと方法に関する。本発明は、サンドイッチ分析や競合アッセイのような生物学的検定法、例えば、免疫学的検定法、中でも蛍光免疫測定法(FIA)のために使用されることができる。 The present invention relates to biological assays, pathogens, devices for molecular analysis, and systems and methods for such analysis. The present invention can be used for biological assays such as sandwich analysis and competitive assays, such as immunoassays, among others, fluorescent immunoassays (FIAs).
光学分析システムは、テストサンプルの中のターゲット材料または検体の存在、濃度または量を定量的に、半定量的に、または定性的に決定するために使われることができる。 The optical analysis system can be used to quantitatively, semi-quantitatively or qualitatively determine the presence, concentration or amount of target material or analyte in a test sample.
けれども、そのようなシステムは成功裏に使われることができる一方、多数のデメリットに悩まされる。例えば、いくつかの決定のために適切ではない、またはいくつかのテストのために利用できない分析を実行するために、それらは比較的高価な装置の使用を必要とする。例えば、いくつかのケースでは検体の存在の定性的な決定で十分であるが、他のケースでは定量的な決定が必要であるかも知れない。更に、そのようなテストは、再テストに導く限定された性能であるかも知れない。加えて、分析に使われる装置のコストを削減し、テストの実行に要する時間を削減するという一般的な要望がある。他のケースでは、実験室の条件の下でそのような分析を実行することが望まれるのではなく、その代わりに最小限の装置を用いて現場でテストを実行することが必要であるかも知れない。 However, while such a system can be used successfully, it suffers from a number of disadvantages. For example, to perform analyzes that are not appropriate for some decisions or not available for some tests, they require the use of relatively expensive equipment. For example, in some cases a qualitative determination of the presence of an analyte is sufficient, while in other cases a quantitative determination may be necessary. Furthermore, such a test may have limited performance that leads to retesting. In addition, there is a general desire to reduce the cost of equipment used for analysis and to reduce the time required to perform tests. In other cases, it may not be desirable to perform such an analysis under laboratory conditions, but instead it may be necessary to perform tests in the field with minimal equipment. Absent.
一実施形態によれば、本発明は、テストが検体上で実行されることを可能にするための分析デバイスを提供する。その分析デバイスは、ある量の検体を受け取るためのサンプル注入ゾーン、廃棄ゾーン、 およびサンプル注入ゾーンから廃棄ゾーンへの検体の移動を可能にする経路を有する。一実施形態では、少なくとも活性化されるとき光を放射するかまたは光を変更し、検体と結合するある量の標識材料を含む。経路はサンプル注入ゾーンと廃棄ゾーンの間に位置する捕獲ゾーンを有し、捕獲ゾーンはある量の捕獲材料を持つ。捕獲材料は経路に固定されており、経路に沿って移動する検体と結合する。それで、検体は経路に固定される。分析デバイスは、標識材料によって放射されるかまたは変更された光の透過を許し、少なくとも1つの他の波長範囲の光を遮断する第1の光フィルタを第1の側に有し、分析デバイスは第2の側から光を当てられ、経路に配置された標識材料によって放射されるかまたは変更された光が反対側(第1の側)から検出されることができる。 According to one embodiment, the present invention provides an analytical device for allowing a test to be performed on a specimen. The analytical device has a sample injection zone for receiving an amount of analyte, a waste zone, and a path that allows movement of the analyte from the sample injection zone to the waste zone. In one embodiment, it includes an amount of labeling material that emits or modifies light and binds to the analyte, at least when activated. The path has a capture zone located between the sample injection zone and the waste zone, the capture zone having a quantity of capture material. The capture material is fixed in the path and binds to the analyte moving along the path. Thus, the specimen is fixed to the route. The analytical device has a first optical filter on the first side that allows transmission of light emitted or modified by the labeling material and blocks light in at least one other wavelength range, the analytical device Light that is illuminated from the second side and emitted or altered by the labeling material placed in the path can be detected from the opposite side (first side).
分析デバイスは、側方流動テスト、または貫通流デバイスとテスト、およびマイクロ流体のテストのような他の形態のテストを実行するために使用されることができ、実際に競合アッセイやサンドイッチ分析のために使われる任意のテストのために使用されることができる。 Analytical devices can be used to perform other forms of testing, such as lateral flow testing, or through-flow device testing and microfluidic testing, and indeed for competitive assays and sandwich analysis Can be used for any test used.
この形の分析デバイスは多数の方法で使用されることができる。例えば、それは、微量の検体を検出したり、検体の定量的テストを実行するための読み取り装置および照明とともに使用されることができる。けれども、他の環境では、その分析デバイスは、独立または単体のデバイスであることができ、単に検体の存在または非存在を決定するための低感度または定性的テストを実行するためにリーダなしで使われることができる。 This form of analytical device can be used in a number of ways. For example, it can be used with a reader and illumination to detect trace analytes or perform quantitative tests on the analytes. However, in other environments, the analytical device can be an independent or stand-alone device that is simply used without a reader to perform low sensitivity or qualitative tests to determine the presence or absence of an analyte. Can be.
他の実施形態によれば、本発明は、分析デバイスと、光を当てられた分析デバイスからの出力を検出するためのリーダとを含む組み合わせを提供する。リーダは、分析デバイスの一方の面に光を当てるための光源およびその光源用の電源(または、電源接続用の端子)と、分析デバイスによって放射される光を検出するための光検出器とを有することができる。 According to another embodiment, the present invention provides a combination comprising an analytical device and a reader for detecting the output from the illuminated analytical device. The reader includes a light source for applying light to one surface of the analysis device, a power source for the light source (or a terminal for power supply connection), and a photodetector for detecting light emitted by the analysis device. Can have.
さらに他の実施形態によれば、本発明は、分析、例えば側方流動テストを実行する方法を提供する。その方法は、分析デバイスにある量の検体を加えるステップ、捕獲材料によって経路に固定されるように検体を分析デバイスに沿って移動させるステップ、およびその後に標識材料が光を変更する程度を検出することによって検体の存在または不存在若しくは検体の量を検出するために分析材料に光を当てるステップを備える。従って、その方法は、サンプル注入ゾーンにある量の検体が加えられると、検体を経路に沿って捕獲ゾーンへ、そして捕獲ゾーンを超えて移動させるステップを備え、捕獲ゾーンにおいて経路が検体を経路に固定するある量の捕獲材料を含み、少なくとも活性化されるとき光を放射するかまたは光を変更するある量の標識材料であって、捕獲ゾーンで検体と標識材料が経路に固定されるように検体と結合するある量の標識材料を検体に接触させるステップを備え、
余分な検体と標識材料を経路に沿って廃棄ゾーンへ流すために、サンプル注入ゾーンにある量の洗浄液を加えるステップを備え、
分析デバイスの一方の側に光を当て、標識材料によって放射されるかまたは変更される光を分析デバイスの反対側から検出するステップを備え、その分析デバイスの反対側は標識材料によって放射されるかまたは変更される光の透過を許して少なくとももう一つの波長の光を遮断する光フィルタを有しており、光の検出が検体の存在または量を示す。
According to yet another embodiment, the present invention provides a method for performing an analysis, eg, a lateral flow test. The method includes adding an amount of analyte to the analytical device, moving the analyte along the analytical device so that it is fixed in the path by the capture material, and then detecting the extent to which the labeling material modifies the light. Thereby illuminating the analytical material to detect the presence or absence of the analyte or the amount of the analyte. Thus, the method comprises the step of moving an analyte along a path to a capture zone and beyond the capture zone when an amount of analyte is added to the sample injection zone, where the path is routed to the analyte. An amount of labeling material that includes an amount of capture material to be fixed and emits or alters light at least when activated so that the analyte and the labeling material are immobilized in the pathway in the capture zone Contacting the sample with an amount of labeling material that binds to the sample,
Adding an amount of wash solution to the sample injection zone to flow excess analyte and labeling material along the path to the waste zone;
Illuminating one side of the analytical device and detecting light emitted or altered by the labeling material from the opposite side of the analytical device, wherein the opposite side of the analytical device is emitted by the labeled material Or having an optical filter that allows the transmission of light to be modified and blocks light of at least another wavelength, and detection of light indicates the presence or amount of the analyte.
通常、分析デバイスはある量の標識材料が配置される標識ゾーンを有し、その標識ゾーンは望ましくはサンプル注入ゾーンと捕獲ゾーンの間の経路に位置する。それで、検体が注入されるとすぐに検体は標識材料に接触し、検体と標識材料は一緒に経路に沿って捕獲ゾーンに移動する。けれども、本発明の広い態様では、分析デバイスが供給されるとき、標識材料がその分析デバイスの経路に置かれていることは必要ではない。標識材料は別に供給され、検体と共に分析デバイスに加えられることができる。あるいは、標識材料は、あらかじめ、すなわち検体を分析デバイスに加える前に、検体と混合されてもよい。 Typically, the analytical device has a labeling zone in which a quantity of labeling material is placed, which is preferably located in the path between the sample injection zone and the capture zone. Thus, as soon as the sample is injected, the sample contacts the labeling material, and the sample and the labeling material move together along the path to the capture zone. However, in a broad aspect of the invention, when an analytical device is supplied, it is not necessary that the marker material be placed in the path of the analytical device. Labeling material can be supplied separately and added to the analytical device along with the analyte. Alternatively, the labeling material may be mixed with the specimen in advance, ie before adding the specimen to the analytical device.
図面を参照して本発明の一例を以下に説明する。 An example of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、検体上で定量的テストまたは定性的テストを実行することを可能にする分析デバイスまたはテストストリップ1とリーダ2を示す。本発明の一実施形態において、ある量の検体が分析デバイスの一方の側に加えられ、分析デバイスの経路に沿ってその反対側に流れる。そして、分析デバイスはリーダ2に挿入され、リーダ2のディスプレイ4に検体の量を示す出力が得られる。 FIG. 1 shows an analytical device or test strip 1 and a reader 2 that make it possible to perform quantitative or qualitative tests on a specimen. In one embodiment of the invention, an amount of analyte is added to one side of the analytical device and flows to the opposite side along the path of the analytical device. Then, the analysis device is inserted into the reader 2 and an output indicating the amount of the sample is obtained on the display 4 of the reader 2.
図2と図3は、分析デバイスの形状をより詳細に示す。図3に示すように、分析デバイスは略透明なボトムカバー6と略透明なトップカバー8を有し、トップカバー8はボトムカバー6を覆い、それと結合している。トップカバー8は、情報のために物理ラベルが添付されるエリア9を持つ。トップカバー8とボトムカバー6は、プラスチック材料で作られ、面全体が透明である。けれども、これは本質的ではない。検体が移動する経路10の領域でトップカバー8とボトムカバー6が透明であることのみが必要である。トップカバー8とボトムカバー6は複数の経路10を含む。本実施形態では、2つの経路10、すなわち検体の検出のための経路と制御用経路がある。しかし、他の数の経路を用い、例えば、同一の分析デバイスを使って多数の異なる検体を検出してもよい。経路10は、ニトロセルロースのような多孔質材料から形成される。分析デバイスの一端の領域にあり、テストの間検体が注入されるサンプル注入ゾーン(または塗布ゾーン)14(図5参照)から、テストの間に検体が移動する他端の領域まで経路10が延びる。分析デバイスのこの形状において、透明なトップカバー8の厚さは、経路10の一部に沿って延びる薄厚領域11に沿って削減され、透明なトップカバー8を通して経路をより容易に見ることができる。洗浄液収集容器12が分析デバイスの他端領域に設けられ、検体が洗浄液収集容器12まで経路10に沿って流れるように洗浄液が経路10に加えられる。
2 and 3 show the shape of the analytical device in more detail. As shown in FIG. 3, the analysis device has a substantially
標識前駆体を含むある量の標識が、経路10の一方または両方においてサンプル注入ゾーン14と廃棄ゾーンまたは洗浄液収集容器12との間に位置する標識・一次受容体ゾーン16で与えられる。そして、検体が経路10に沿って移動するに連れて、標識は検体によって吸収されて検体とともに経路10に沿って移動する。固有の結合が標識と検体の間に形成されることができる。例えば、抗体ペア、抗原ペアの間の結合、DNA結合、または他の結合が形成されることができる。一例では、検体はアビジン、ストレプトアビジン、またはニュートラアビジンであるが、標識材料はビオチン化される。それで、標識は検体とビオチン−アビジン結合を形成する。従って、検体の存在はその後に標識の存在を観察することによって検出されることができる。以下に、標識についてより詳細に説明する。
A quantity of label, including a label precursor, is provided in a label /
経路10に沿った標識・一次受容体ゾーン16の下流には捕獲ゾーン18(図5参照)があり、そこにはある量の捕獲材料が配置されている。捕獲材料は経路10に固定されており、経路10に沿って通る検体のいずれかに結合する。そのため、検体は捕獲材料に対応する経路10の位置に保持される。上述したように、アビジン、ストレプトアビジン、またはニュートラアビジンを検出するために使用される検出デバイスの場合には、また、ビオチン−アビジン結合によって検体が経路10に固定されるように、捕獲材料はビオチン化されることができる。
Downstream of the label and
試験の間、経路10の1つにおいてサンプル注入ゾーン14の上に位置する注入ポート20(図2参照)にある量の検体が注入される。所定の量の検体を注入するための、図7に示すピペット、スポイト、または他の適切な器具によって、検体は注入されることができる。他の経路10のサンプル注入ゾーン14の上に位置する注入ポート21にある量の制御検体が注入される。制御検体は標識材料と捕獲材料との既知の強い結合を示すものである。そして、試験の間に検体が注入されていることをオペレータが確認することができるように、分析デバイスに光を当てると所定の強い信号を示す制御標識が存在する(制御標識は他の経路10で用いられる標識と同じであっても異なっていてもよい。)。
During the test, an amount of analyte is injected at an injection port 20 (see FIG. 2) located above the
定量的分析の場合には、参照用に制御標識から生成される信号を使うことができる。検体/標識信号からの信号がその信号と比較される。例えば、制御検体/制御標識結合および制御検体/制御捕獲材料結合は、ビオチン−アビジン結合または上述した同様な結合に基づくことができる。最初に、検体は図8のハッチング領域によって示される注入ポート20と21の下に位置する経路10をぬらす。図5の標識・一次受容体ゾーン16から標識を運ぶ毛細管現象によって、検体は経路10に沿って移動する。図9のハッチング領域によって示されるように、捕獲ゾーン18で検体と標識は経路10にくっつく。経路10または各経路10の上の捕獲ゾーン18の下流にはプロセス制御ゾーン26があり、それは分析デバイスの上面のプロセス制御ウインドウ28の下に位置している。注入後、検体は毛細管現象によって経路10に沿って移動し、色変化を引き起こして経路10を水和する。色変化を観察し、検体と標識が捕獲ゾーン18へ、そしてそれを超えて移動することを確かめるために、プロセス制御ウインドウ28を通して経路10を見ることができる。
In the case of quantitative analysis, the signal generated from the control sign can be used for reference. The signal from the analyte / label signal is compared to that signal. For example, control analyte / control label binding and control analyte / control capture material binding can be based on biotin-avidin binding or similar binding as described above. Initially, the specimen wets the
検体、制御検体、および標識が洗浄液収集容器12へ経路10に沿って流れるように洗浄液を加えることができる。さまざまな方法で洗浄液を加えることができる。例えば、注入ポート20と21にある量の洗浄液を注入するピペット、スポイト、または他の器具によってサンプル注入ポートまたは代替ポートに洗浄液を加えることができる。また、洗浄液収集容器12の反対側の分析デバイスの端または分析デバイスの側部に洗浄液注入容器24を配置してもよい。洗浄液注入容器24はブラダー、ブリスター・パック、または小袋の形状であることができ、それは洗浄液が経路10に沿って流れるように刺される。以下に記載するようにリーダが使われる他の形態では、リーダは分析デバイスを受けるように設計され、頂上部または突起部を持つ。分析デバイスがリーダに挿入されるとき、頂上部または突起部が洗浄液注入容器24に圧力を加え、それを裂く。それで、分析デバイスの挿入で洗浄液が自動的にリーダの中に流れる。
いったん洗浄液が加えられると、捕獲ゾーン18に固定された検体および検体に固定される標識の他には、実質的に経路10に材料は存在しない。
A cleaning solution can be added such that the sample, control sample, and label flow along the
Once the wash solution has been added, there is essentially no material in the
捕獲と標識の配置の多くの形態で、分析デバイスが洗浄されるとすぐに、その分析デバイスは光が当てられ、読まれる準備ができている。けれども、いくつかのケースでは、標識(それは時々標識前駆体としてここで参照される)を活性化するために、更なる処理ステップが必要であるかもしれない。例えば、そこでは、以下に記載するように数種類の蛍光性標識が使われ、特にフルオレセイン二酢酸(FDA)が使われ、標識を解放するために前駆体を加水分解することおよび/またはそれを加熱することが必要である。この操作は適切なタイミングで実行される。例えば、酸または塩基加水分解ステップが必要であるならば、検体の注入の前後に、例えば洗浄ステップとともに適切な酸または塩基を加えることができる。この場合には、洗浄ステップとともに活性化ステップが自動的に起こるように、洗浄液容器の中の洗浄液は加水分解を引き起こすであろうpHを持っていてもよい。 In many forms of capture and label placement, as soon as the analytical device is washed, it is illuminated and ready to be read. However, in some cases, further processing steps may be required to activate the label, which is sometimes referred to herein as a label precursor. For example, there are several types of fluorescent labels used, as described below, especially fluorescein diacetate (FDA), which hydrolyzes the precursor and / or heats it to release the label. It is necessary to. This operation is executed at an appropriate timing. For example, if an acid or base hydrolysis step is required, an appropriate acid or base can be added before and after injection of the analyte, eg, with a wash step. In this case, the cleaning solution in the cleaning solution container may have a pH that will cause hydrolysis so that the activation step occurs automatically with the cleaning step.
分析デバイスは、今検体の存在を検出するために光が当てられる準備ができている。これは図1と図6に示すリーダによって達成されることができる。リーダは分析デバイス1を受けるためにその中に穴またはスロット35を持つハウジングを有する。分析デバイスを受けるためのスロットの一方の側には光源32、例えばLEDまたは白熱電球が配置され、そのスロットの反対側には光センサ、例えばPINダイオードまたはアバランシェフォトダイオードが配置されており、光源からの光が分析デバイスを透過する。光源は標準的なバッテリー36またはトランスのような他の電源によって電気を供給されることができる。リーダは、光源駆動回路40と検出信号増幅回路42とデイスプレイ4用の表示回路とを制御するために従来型のシグナルプロセサ38を有する。
The analytical device is now ready to be lit to detect the presence of the analyte. This can be achieved by the reader shown in FIGS. The reader has a housing with a hole or
望ましくは、分析デバイスは、逆さまにまたは前後逆に挿入されないことを確実にするために、角の欠けた輪郭を持つ。理解されるように、分析デバイスを逆さまに挿入することは、分析デバイスの上面の長波長フィルタによって励起波長が除去されることを引き起こす。 そのような角の欠けた輪郭は、リーダの対応する角と共に働くカットコーナー29を有する。また、分析デバイスの端が挿入されることを確実にするために、分析デバイスの一端に円弧状の切欠きがある。他の多くの角の欠けた輪郭が使われてもよい。
Desirably, the analytical device has a contour with a truncated corner to ensure that it is not inserted upside down or back and forth. As will be appreciated, inserting the analysis device upside down causes the excitation wavelength to be removed by the long wavelength filter on the top surface of the analysis device. Such a cornered profile has a
いくつかのケースでは、経路10が洗浄されるとすぐに分析デバイスは光を当てられる。しかし、他のケースでは光を当てる前にある時間待つことが必要であってよく、その場合には適切なタイミングで分析デバイスが光を当てられ、読まれることを確実にするために、リーダはタイマを備えることができる。例えば、塩基加水分解FDAの場合には、加水分解の後、光を当てる前に100秒から500秒の間待つことが有利である。
In some cases, the analytical device is illuminated as soon as the
ここで、”光(light)”という用語が使われるけれども、これは視覚的に読むことのために分析デバイスが意図されるためであることが理解される。原理上は任意の電磁放射線が分析デバイスを読むために使われることができる。そして、可視光が望ましいけれども、光は必ずしも可視光である必要はない。光は赤外線または紫外線のスペクトルの成分を持っていてもよく、放射が主として可視光の波長範囲の外の波長範囲であるスペクトルを持っていてもよい。けれども、以下に説明する通り、光は可視光の範囲であることが望ましい。 Here, although the term “light” is used, it is understood that this is because the analytical device is intended for visual reading. In principle, any electromagnetic radiation can be used to read the analytical device. And although visible light is desirable, the light need not necessarily be visible light. The light may have an infrared or ultraviolet spectral component, and may have a spectrum where the radiation is primarily in a wavelength range outside the visible light wavelength range. However, as explained below, it is desirable that the light is in the visible light range.
分析デバイスに置かれる標識材料は、少なくとも活性化されるとき光を放つかまたは光を変更するものである。それで、検体の存在に起因して分析デバイスから放射される光は光源の光と異なる。
光が標識材料を通り抜けた後でのみその光を受ける分析デバイスの一方の面、すなわち本実施形態におけるトップカバー8は、第1の光フィルタを与える材料から形成され、その光フィルタは標識材料によって放射されるかまたは変更される光の透過を許し、少なくとももう一つの波長範囲の光を遮断する。これは、標識材料によって影響を及ぼされない背景光の少なくともいくらかを除去することによって標識材料の効果を高めるという利点を持つ。
The labeling material placed on the analytical device is one that emits light or changes light at least when activated. Thus, the light emitted from the analytical device due to the presence of the analyte is different from the light from the light source.
One side of the analytical device that receives the light only after it has passed through the labeling material, i.e. the
望ましくは分析デバイスの他の面、すなわち読み取り段階の間に光源によって光を当てられる面は、また、第2の光フィルタから形成され、その光フィルタは第1の光フィルタの光透過特性と異なる特性を持つ。
分析デバイスの望ましい形態では、第2の光フィルタは第1の光フィルタの波長範囲よりも短い波長範囲の光の透過を許す。例えば、第1の光フィルタがグリーンフィルタである一方、第2の光フィルタはブルーフィルタであってよい。特に、それらの光フィルタは協力して実質的に可視光の範囲全体において光を遮断するようになる。言い換えると、分析デバイスの望ましい形態では、第2の光フィルタの長波長の遮断は実質的に第1の光フィルタの短波長の領域の遮断と同じであり、2つの光フィルタの組み合わせは実質的に全ての可視光を遮断する。
Desirably the other side of the analytical device, i.e. the side that is illuminated by the light source during the reading phase, is also formed from a second optical filter, which is different from the light transmission characteristics of the first optical filter. Has characteristics.
In a preferred form of the analytical device, the second optical filter allows transmission of light in a wavelength range shorter than the wavelength range of the first optical filter. For example, the first optical filter may be a green filter while the second optical filter may be a blue filter. In particular, the optical filters cooperate to block light in substantially the entire visible light range. In other words, in the preferred form of the analytical device, the long wavelength blocking of the second optical filter is substantially the same as the blocking of the short wavelength region of the first optical filter, and the combination of the two optical filters is substantially To block all visible light.
分析デバイスのトップとボトムで与えられる光フィルタは、任意の適切な材料、例えば、ガラス、プラスチック材料、薄膜材料で形成されることができる。または、それらはホログラフィックフィルタまたは干渉フィルタであることができる。干渉フィルタでは、望ましい波長のみを透過させ、他の波長の光を反射させるために誘電体膜が多層で堆積させられる。けれども、光フィルタは消耗品である分析デバイスに提供されることを考えれば、その材料は比較的安価であるべきであり、プラスチックフィルタが望ましい。 The optical filters provided at the top and bottom of the analytical device can be formed of any suitable material, such as glass, plastic material, thin film material. Or they can be holographic filters or interference filters. In interference filters, dielectric films are deposited in multiple layers to transmit only the desired wavelength and reflect light of other wavelengths. However, given that the optical filter is provided in a consumable analytical device, the material should be relatively inexpensive and a plastic filter is desirable.
標識材料が吸収スペクトルと発光スペクトルの間でストークスシフトを示す蛍光性材料またリン光材料のようなものであるならば、分析デバイスの両面に形成されるフィルタは実質的に全ての光を遮断するが、検出されるべき標識によって生じる蛍光またはリン光を通過させることができる。例えば、図4は、標識材料として用いられることができるフルオレセインの492nmで最大となる吸収スペクトル(グラフA)と517nmで最大となる発光スペクトル(グラフB)を示す。図に示すように、500nmの領域で長波長を遮断する第2の光フィルタと500nmの領域で短波長を遮断する第2の光フィルタの使用は、実質的にフルオレセインからの蛍光が暗い背景に対して観察されることを可能にする。 If the labeling material is a fluorescent or phosphorescent material that exhibits a Stokes shift between the absorption and emission spectra, the filters formed on both sides of the analytical device will block substantially all light. Can pass the fluorescence or phosphorescence produced by the label to be detected. For example, FIG. 4 shows an absorption spectrum (graph A) having a maximum at 492 nm and an emission spectrum (graph B) having a maximum at 517 nm of fluorescein that can be used as a labeling material. As shown in the figure, the use of the second optical filter that blocks the long wavelength in the 500 nm region and the second optical filter that blocks the short wavelength in the 500 nm region substantially reduces the fluorescence from the fluorescein on a dark background. Allowing to be observed against.
上述したように、(フィルタがリーダと関連することよりもむしろ)分析デバイスの両面の光フィルタとともに蛍光性材料またはリン光性材料のような光の波長に影響を及ぼすことができる標識の使用は、少なくとも多数のテスト(例えば多くの定性的テストまたは高濃度の検体が存在する場所でのテスト)を光リーダなしで済ますことを可能にし、 単に例えば太陽のような白色光源に分析デバイスを向けて蛍光性標識によって生じる経路10上のバンドの存在または非存在を観察することができるという重大な利点を持つ。
As mentioned above, the use of labels that can affect the wavelength of light, such as fluorescent or phosphorescent materials, with optical filters on both sides of the analytical device (rather than that the filter is associated with a reader) , Allowing at least a large number of tests (eg many qualitative tests or tests where high concentrations of analytes are present) to be dispensed with, and simply pointing the analytical device to a white light source such as the sun This has the significant advantage that the presence or absence of a band on the
本発明の最も広い態様によれば、分析デバイスで多数の標識材料が使われることができる。これらは検体の吸収スペクトルに影響を及ぼす単純な有色染料または顔料を含む。しかし、それらは望ましくは蛍光性材料、リン光性材料または化学発光材料である。標識として用いられる材料の例が米国特許第7,796,266号公報に開示されており、その開示内容は参照によりここに統合される。更に、ここで使用される”標識”という用語は必要に応じて標識の前駆体を含むことができるが、その材料が光標識として働く前にいくつかの付加的なステップ、例えば酸または塩基の加水分解、加熱、またはその両方が必要であってよい。 According to the broadest aspect of the present invention, multiple labeling materials can be used in the analytical device. These include simple colored dyes or pigments that affect the absorption spectrum of the analyte. However, they are preferably fluorescent materials, phosphorescent materials or chemiluminescent materials. Examples of materials used as labels are disclosed in US Pat. No. 7,796,266, the disclosure of which is hereby incorporated by reference. Furthermore, the term “label” as used herein can optionally include a precursor of the label, but before the material acts as a photolabel, there are some additional steps such as acid or base Hydrolysis, heating, or both may be necessary.
望ましい一実施形態によれば、標識材料は脂質の壁のあるカプセルを有し、そのカプセルは任意にポリマーの外殻を持ち、信号前駆体を含む。標識材料のそのような形態は、国際特許出願WO02/12888A2号パンフレットに開示されており、その開示内容は参照によりここに統合される。
例えば、そのカプセルは、脂質DSPE−PEG2000アミンとドデシル硫酸ナトリウム(SDS)から形成されており、信号前駆体としてフルオレセイン二酢酸(FDA)を含むことができる。これらのカプセルは、約10.1のpHを持つ活性化溶液の中に置かれ、それから加熱されることによって活性化されることができる。活性化溶液のpHは、このタイプのカプセルの中のFDAが付加的な加熱なしにフルオレセインへの急速な加水分解を受けるpHの値よりも低くなるように選択される。
According to one desirable embodiment, the labeling material comprises a lipid walled capsule, which optionally has a polymer shell and comprises a signal precursor. Such a form of labeling material is disclosed in the international patent application WO 02 / 12888A2, the disclosure of which is hereby incorporated by reference.
For example, the capsule is formed from the lipid DSPE-PEG2000 amine and sodium dodecyl sulfate (SDS) and can contain fluorescein diacetate (FDA) as a signal precursor. These capsules can be activated by being placed in an activation solution having a pH of about 10.1 and then heated. The pH of the activation solution is selected such that the FDA in this type of capsule is below the value of pH that undergoes rapid hydrolysis to fluorescein without additional heating.
国際特許出願第WO02/12888A2号パンフレットで開示されるこれらのようなカプセルは、活性化されると、大量の蛍光性材料またはリン光性材料を解放する。すなわち、そのカプセルは数10億の蛍光性材料またはリン光性材料の分子を含み、その結果として、放射される光の強度がカプセル化されない蛍光性材料またはリン光性材料を使う他の分析の強度よりも数桁大きいのでこれらのカプセルを使う分析は極端に精度が高くなることができる。個々のカプセルは、潜在的に検体溶液の中のターゲット材料の単一の分子と結合することができる。それから、蛍光性分子または リン光性分子が結合しているカプセルから解放されるとき、数10億の信号生成分子がターゲット材料の各分子のために解放される。従って、少量のターゲット材料でさえ、分析は非常に精度が高い。 Capsules such as those disclosed in International Patent Application No. WO 02 / 12888A2 release large amounts of fluorescent or phosphorescent material when activated. That is, the capsule contains billions of fluorescent or phosphorescent material molecules, so that the intensity of the emitted light is not encapsulated in other analytical methods that use fluorescent or phosphorescent materials. Analyzes using these capsules can be extremely accurate because they are several orders of magnitude greater than the intensity. Individual capsules can potentially bind to a single molecule of target material in the analyte solution. Then, when released from the capsule to which the fluorescent or phosphorescent molecule is bound, billions of signal generating molecules are released for each molecule of the target material. Thus, even with small amounts of target material, the analysis is very accurate.
例えば、FDAを含むカプセルに対して、活性化されるとそのFDAを含むカプセルによってこの非常に高い程度の蛍光が生成され、分析デバイスのような消耗部品上に配置される比較的安く性能の低い光フィルタを使う本発明による分析デバイスでそのFDAを含むカプセルを使うことができると推測される。上述した米国特許第7,796,266号公報によれば、例えば、100nmから350nmまでの大きなストークスシフトが、背景の干渉を除去するために光検出で使われる高価な高精度フィルタの必要性を最小限にする。けれども、本発明で使用されるフルオレセインは、約25nmから28nmのみのストークスシフトを持つ。 For example, for a capsule containing FDA, when activated, this very high degree of fluorescence is generated by the capsule containing FDA and is relatively inexpensive and poorly placed on a consumable part such as an analytical device. It is speculated that the FDA-containing capsule can be used with an analytical device according to the invention that uses an optical filter. According to the above-mentioned US Pat. No. 7,796,266, for example, a large Stokes shift from 100 nm to 350 nm eliminates the need for expensive high precision filters used in light detection to remove background interference. Minimize. However, the fluorescein used in the present invention has a Stokes shift of only about 25 nm to 28 nm.
実際には、蛍光性標識またはリン光標識、特に上述したFDAを含むカプセルで形成された標識の使用は、白色光または周辺光にさらされるとき、分析デバイスがフルオレセインの吸収スペクトルを示すことができるという効果を持つことができる。従って、さらに他の態様によれば、本発明に係る方法は、蛍光性標識材料による光の吸収によって引き起こされる経路10における吸収バンドを検出するために、白色光または周辺光で一方の側から分析デバイスに光を当て、他の側から分析デバイスを観測するステップを含む。この方法では、特別な光源と検出器を持ったリーダを使うことは必要ではない。蛍光性材料またはリン光性材料による吸収によって影響を及ぼされずに分析デバイスを通り抜ける光の強度を削減し、蛍光性材料またはリン光性材料によって吸収される光の割合を増加させるために分析デバイスの光を当てられる側に任意の第2の光フィルタを持つことは有利であるけれどもその第2の光フィルタを持つことは必須ではない。
In practice, the use of fluorescent or phosphorescent labels, particularly labels formed with capsules containing the aforementioned FDA, can show the absorption spectrum of the fluorescein when the analytical device is exposed to white light or ambient light. Can have the effect. Thus, according to yet another aspect, the method according to the present invention analyzes from one side with white light or ambient light to detect absorption bands in the
ターゲット材料の極端に低い濃度に対して検出可能な信号を生成するためのカプセル化された信号生成分子の能力は、本発明の分析デバイスに非常に優れた有用性を与える。そのようなカプセル化された信号生成分子が分析デバイスに統合されるか、または分析デバイスで使われるとき、ユーザがリーダへのアクセスを持たない場合であってもポイントオブケア(診療現場)での決定をすることができる。従って、遠隔地で、フィールド適用で、またはリーダへのアクセスが利用できない任意の環境で分析デバイスを使用することができる。 The ability of the encapsulated signal generating molecule to generate a detectable signal for extremely low concentrations of the target material gives the analytical device of the present invention great utility. When such encapsulated signal generating molecules are integrated into or used in an analytical device, even at the point of care, even if the user does not have access to the reader You can make a decision. Thus, the analytical device can be used at remote locations, in field applications, or in any environment where access to the reader is not available.
Claims (35)
前記分析デバイスが、ある量の検体を注入するためのサンプル注入ゾーン、廃棄ゾーン、および前記サンプル注入ゾーンから前記廃棄ゾーンへの検体の移動を可能にする経路を有し、
前記分析デバイスが、前記経路の第1の側に第1のカバーを有し、当該第1の側の反対側である第2の側に第2のカバーを有し、
前記第1のカバーが、標識材料によって放射されるかまたは変更された光の透過を許し、少なくとも1つの他の波長範囲の光を遮断する第1の光フィルタを与え、
前記第2のカバーが第2の光フィルタを形成し、当該第2の光フィルタが前記第1の光フィルタの光透過特性と異なる特性を有し、
前記分析デバイスが、少なくとも活性化されるとき光を放射するか、または光を変更するある量の前記標識材料を含んでおり、前記標識材料は検体と結合し、
前記経路が前記サンプル注入ゾーンと前記廃棄ゾーンの間に配置された捕獲ゾーンを含み、当該捕獲ゾーンが前記経路に固定されたある量の捕獲材料を有し、前記検体が前記経路に固定されるように当該捕獲材料が前記経路に沿って移動する前記検体と結合し、
前記分析デバイスが、前記分析デバイスと分離した光源によって前記第2の側から光を当てられ、前記経路に配置された前記標識材料によって放射されるかまたは変更された光が前記第1の側から検出されるように構成される、
ことを特徴とする分析デバイス。 A single analytical device that enables tests to be performed on specimens,
The analytical device has a sample injection zone for injecting a quantity of analyte, a waste zone, and a path that allows movement of the analyte from the sample injection zone to the waste zone;
The analytical device has a first cover on a first side of the path and a second cover on a second side opposite the first side;
The first cover provides a first optical filter that allows transmission of light emitted or modified by the marker material and blocks light in at least one other wavelength range;
The second cover forms a second optical filter, and the second optical filter has characteristics different from the light transmission characteristics of the first optical filter;
The analytical device includes an amount of the labeling material that emits or alters light at least when activated, the labeling material binds to an analyte;
The pathway includes a capture zone disposed between the sample injection zone and the waste zone, the capture zone having an amount of capture material secured to the pathway, and the analyte secured to the pathway So that the capture material binds to the analyte moving along the path,
The analysis device is illuminated from the second side by a light source separated from the analysis device, and light emitted or modified by the labeling material disposed in the path is from the first side. Configured to be detected,
An analysis device characterized by that.
前記リーダが、前記分析デバイスを受けることができるスロットを持つボディ、当該リーダが前記分析デバイスを受けると前記第2の側から前記分析デバイスに光を当てる光源、当該光源用の電源を受けるための端子、放射された光を前記分析デバイスの第1の側から検出するために前記ボディに配置された光検出器、および前記光検出器によって検出された光のパワーを検出するための検出器を有することを特徴とする配置。 An arrangement for performing an analysis comprising the analysis device according to claim 1 and a reader for detecting an output from the analysis device,
A body having a slot in which the reader can receive the analysis device; a light source that irradiates light to the analysis device from the second side when the reader receives the analysis device; and a power source for the light source. A terminal, a photodetector disposed on the body for detecting emitted light from a first side of the analytical device, and a detector for detecting the power of the light detected by the photodetector Arrangement characterized by having.
前記サンプル注入ゾーンにある量の前記検体が加えられると、前記検体を前記経路に沿って前記捕獲ゾーンへ、そして前記捕獲ゾーンを超えて移動させるステップを備え、前記捕獲ゾーンにおいて前記経路が前記検体を前記経路に固定するある量の捕獲材料を含み、
前記検体が前記捕獲ゾーンに達する前かまたは達した後に、少なくとも活性化されるとき光を放射するかまたは光を変更するある量の標識材料であって、前記捕獲ゾーンで前記検体と当該標識材料が前記経路に固定されるように前記検体と結合するある量の当該標識材料を前記検体に接触させるステップを備え、
余分な前記検体と前記標識材料を前記経路に沿って前記廃棄ゾーンへ流すために、前記サンプル注入ゾーンにある量の洗浄液を加えるステップを備え、
前記分析デバイスに前記第2の側から光を当て、前記標識材料によって放射されるかまたは変更される光を前記分析デバイスの前記第1の側から検出するステップを備え、前記分析デバイスの前記第1のカバーが前記標識材料によって放射されるかまたは変更される光の透過を許して少なくとも1つの他の波長の光を遮断する光フィルタを与え、当該光の検出が前記検体の存在または量を示し、前記分析デバイスの前記第2のカバーが前記第1の光フィルタの光透過特性と異なる特性を有する第2の光フィルタを形成する、
ことを特徴とする検体テスト方法。 A specimen test method for testing a specimen by a single analytical device, wherein the analytical device is configured to inject a specimen injection zone for injecting a specimen, a waste zone, and movement of the specimen from the sample injection zone to the waste zone. Having a path to enable, having a first cover on a first side of the path and a second cover on a second side opposite the first side, the path being the sample In an analyte test method comprising a capture zone located between an injection zone and the waste zone, the capture zone having a quantity of capture material, the capture material being fixed in the pathway, and binding to the analyte ,
Moving an amount of the analyte along the path to the capture zone and beyond the capture zone when an amount of the analyte is added to the sample injection zone, wherein the path is the analyte in the capture zone Including an amount of capture material that secures to the pathway;
An amount of labeling material that emits or changes light at least when activated before or after reaching the capture zone, wherein the analyte and the labeling material in the capture zone Contacting the analyte with an amount of the labeling material that binds to the analyte so that is immobilized in the pathway;
Adding an amount of wash solution to the sample injection zone to flow excess analyte and labeling material along the path to the waste zone;
Illuminating the analytical device from the second side and detecting light emitted or altered by the labeling material from the first side of the analytical device, the first of the analytical device comprising: One cover provides an optical filter that allows transmission of light emitted or altered by the labeling material and blocks light of at least one other wavelength, the detection of the light being indicative of the presence or amount of the analyte. The second cover of the analytical device forms a second optical filter having characteristics different from the light transmission characteristics of the first optical filter;
A specimen test method characterized by the above.
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